秦晨西

(山東省煤田地質(zhì)局第三勘探隊，山東 泰安 271000)

沿海防護林帶處于沿海地帶，區(qū)域中有較多鹽池及水域、排淡溝等，交通不便，采用人工實測，對測區(qū)進行實地測量，需要投入大量的人工，耗時費力，且受制于測區(qū)地理環(huán)境等因素的影響，工作效率低，工期無法保障。

隨著傾斜攝影測量技術(shù)的不斷發(fā)展，傾斜相機可以安裝在無人機上，通過拍攝影像可以獲取多角度的高分辨率的地物數(shù)據(jù)。傾斜攝影測量技術(shù)的空三加密過程采用的是多視密集匹配算法，可以使得單基線匹配方式轉(zhuǎn)為多基線匹配，加快影像的自動匹配功能，同時也可以提高交會精度[1-3]，傾斜三維實景模型其平面和高程精度都得到很大提升。沿海防護林通常都在海邊附近進行建設，惡劣的地理環(huán)境，野外作業(yè)比較困難。采設用常規(guī)方式獲取傾斜數(shù)據(jù)，對測區(qū)進行分區(qū)航線布設，利用航帶飛行的方式，設計航線、航高、分辨率以及重疊度等設置。

1 技術(shù)路線

測量工作開工前，先對測區(qū)的測量資料、控制點成果、已有地形圖等進行收集。然后編寫初步飛行設計文檔，制定飛行計劃，明確無人機的飛行方式、航高、傾斜角度、影像重疊度等。根據(jù)設計方案，進行像控點坐標的布設和采集，以及無人機飛行圖像數(shù)據(jù)的采集。

傾斜影像導入Context Capture軟件，通過影像聯(lián)合平差進行傾斜影像區(qū)域網(wǎng)平差，以及密集匹配，最終可以獲得高精度點云數(shù)據(jù)，還可以通過計算機的集群方式縮短內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理時間。地形線圖采集工作，可根據(jù)三維模型、正射影像圖等作參照，提高數(shù)據(jù)采集的效率[4-6]。

2 作業(yè)流程

2.1 控制測量

本測區(qū)像控布設根據(jù)航攝資料以及測區(qū)情況按區(qū)域網(wǎng)布點，周邊每隔1條基線布設1個平高控制點，相鄰兩對平高控制點間的間隔基線數(shù)不能超過3條。

本項目為沿海防護林帶，范圍內(nèi)所有海水面位置無法布設像控點，像控點盡量布設在岸線兩邊，利用甲方單位提供的E級控制點求解七參數(shù)，使用RTK采集像控點，坐標采取平滑采集20次的方式進行采集。

圖1 無人機測量技術(shù)路線圖

2.2 航線設計

由于本項目為狹長形狀，南北較窄，東西較長，航線飛行采用是航帶飛行，地面分辨為1.9cm，能夠滿足1∶500比例尺地形圖的需要。

表1 飛行航線設計表

要符合以下條件：①像片有效范圍覆蓋技術(shù)設計要求的全部攝區(qū)；②在航向上超出成圖范圍的基線均在一條以上，旁向上超出成圖范圍均為像幅的30%以上，全區(qū)無攝影絕對漏洞；③像對中像片旋偏角：大部分小于4°，有少數(shù)像對在5°～7°之間；④航線彎曲度：航線飛行彎曲度都要小于2%。

2.3 內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理

2.3.1 內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理流程(見圖2)。

2.3.2 空三加密?？罩腥菧y量采用Context Capture軟件，將相機參數(shù)、影像數(shù)據(jù)、pos 數(shù)據(jù)進行多視角影像特征點密集匹配，并進行區(qū)域網(wǎng)的自由網(wǎng)多視影像聯(lián)合約束平差解算，進行相對定向；將外業(yè)測定的控制點成果，在完成空三加密后對圖像進行轉(zhuǎn)刺，通過控制點對已有區(qū)域網(wǎng)模型進行約束平差，將區(qū)域網(wǎng)納入測區(qū)中所用的坐標系統(tǒng)，完成絕對定向。同時空三結(jié)束后要查看精度報告是否滿足精度要求，若不滿足，重新進行空三加密[7-10]。

在空三加密過程中相機畸變參數(shù)，像控點的平差都需要進行嚴格控制，空三結(jié)果將影響實景建模的精度和后期測圖的精度[11-12]。

圖2 無人機測量內(nèi)業(yè)處理流程

2.3.3 傾斜三維建模的創(chuàng)建。完成空三加密后，影像之間的三角關系構(gòu)成三角TIN，再由三角TIN構(gòu)成白模，自動建模軟件從影像中計算對應的紋理，并自動將紋理映射到對應的白模上，最后形成真實三維場景。利用軟件輸出實景三維成果，對模型明顯的拉伸變形，紋理漏洞和貼圖模糊進行處理，直至滿足三維模型制作精度要求。

2.3.4 測量的精度評定。表2為空三平差后像控點殘差統(tǒng)計表，從表2中可知，像控點平面位置殘差最大值為0.06m，高程殘差最大值為0.12m，1∶500比例尺基本定向點平面殘差限差為0.3m，高程限差為0.34m，結(jié)果顯示空中三角測量精度滿足1∶500比例尺空三加密要求。

表2 像控檢查點殘差統(tǒng)計

為驗證本次傾斜三維建模達到的精度水平，將野外采集的特征點疊加至三維模型中，分別進行平面和高程的檢核，其對應的殘差統(tǒng)計見表3。

根據(jù)表3的數(shù)據(jù)，依據(jù)誤差計算公式求得檢查點的中誤差：

(1)

經(jīng)計算得出：特征檢查點平面位置中誤差為0.05m，高程中誤差為0.12m，1∶500比例尺檢查點平面中誤差為0.15m，高程中誤差為0.17m。檢查點精度也符合測量規(guī)范要求。

2.3.5 地形圖的生成。 將生成的三維模型導入CASS 3D 三維測圖軟件平臺進行大比例尺地形圖數(shù)據(jù)采集，主要采集陡坎、斜坡、房屋、河流、道路、高壓線等特征地物。其中房屋繪制主要利用多點房屋，首先提取高程點，生成三角網(wǎng)后再生成等高線，隨后對三維模型中的遮擋的地物，到實地進行調(diào)繪，最后生成完整的地形圖。

表3 野外采集檢查點殘差統(tǒng)計

3 影響無人機航測精度的其他因素分析

3.1 RTK定位精度的影響

RTK的普及為測繪帶來極大的便利，但在屋檐、樹下等位置定位精度可能無法滿足無人機航測控制要求精度。尤其高程精度的影響，往往容易被忽視。因此使用RTK作為采集工具制作像控點時，應該進行多次測量，取其平均值，即大多數(shù)儀器中的控制點測量功能進行數(shù)據(jù)采集。

3.2 天氣對定位精度的影響

大風天氣除影響無人機在空中的姿態(tài)，無人機的飛行速度也會受到影響。由于在沿海地區(qū)，一般風力較大，選擇風力較小的天氣飛行，飛行高度不宜過高，無人機對地速度過快將影響影像的存儲以及曝光點位置的偏移，影響測量精度。另外，光線、霧霾等均對成像產(chǎn)生一定的影響，因此應選擇適合的氣象條件進行航測。

3.3 外業(yè)測量精度檢查

實景三維模型的相對精度較高，即使用鋼尺容易測取的建筑物，作為區(qū)域內(nèi)精度檢查結(jié)果的等工具量取時，得到的對比結(jié)果良好。在對比絕對精度時，部分陰影中的坐標精度略低，且容易向一個方向發(fā)生偏移。外業(yè)檢查時也需要檢查一下能通過全站儀等技術(shù)手段采集到的容易測取的建筑物，作為區(qū)域內(nèi)精度檢查結(jié)果的依據(jù)[13-14]。

4 結(jié)束語

筆者通過沿海防護林測繪的狹長區(qū)域作為測量范圍，采用無人機傾斜攝影測量的航帶飛行方式，通過設計航線、布設像控點、空三加密、三維建模等手段，最終得到地形圖的繪制。與傳統(tǒng)測量相對比，利用RTK及全站儀測圖的方法，工作效率得到提高，也能大大縮短工期。

隨著科學技術(shù)的進步，無人機飛行器續(xù)航能力將會加強，數(shù)據(jù)傳輸距離更遠，抗干擾能力更強，無人機攝影測量的應用范圍將會更廣泛。